CN103224402B - Rh精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料。它由主料和外加剂组成，所述主料的各组份按重量百分比为：电熔白刚玉占35~60%、电熔致密刚玉占10~25%、电熔镁砂粉占1~10%、超细尖晶石微粉占1~10%、活性氧化铝粉占3~10%、铝酸钙水泥组占3~10%、氧化锆溶胶占1~5%，所述外加剂包括FDN减水剂和防爆有机纤维。实践证明，该浇注料抗渣侵蚀性能强、抗热震性优良和能有效延长插入管的使用寿命。

Description

RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域中所使用的耐火材料，具体是指一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料。

背景技术

RH精炼炉是炉外精炼过程中生产高质量钢材不可或缺的重要设备之一，浸渍管是制约RH炉寿命的关键环节，其原因是浸渍管工作条件及其恶劣，除直接与钢液、熔渣接触外，还在间歇式操作过程中经受极冷极热双重考验。一方面，由于浇注料易粘渣，浸渍管外表面附着的较厚炉渣会严重影响正常生产，同时使用刮渣器刮渣过程中会造成浇注料垮塌；另一方面，由于浇注料的抗热震性能差，易出现裂纹及造成结构剥落。目前RH炉浸渍管用浇注料有2种，一种是铝镁（Al₂O₃-MgO）质，一种是铝尖晶石（Al₂O₃-MgO·Al₂O₃）质，但这两种浇注料均采用单一的骨料，其抗侵蚀性能、抗渣渗透性及抗热震性较差。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种抗渣侵蚀性能强、抗热震性优良和能有效延长插入管的使用寿命的RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料。

为实现上述目的，本发明设计的RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料由主料和外加剂组成，其特殊之处在于，其主料的组份按重量百分比为：

电熔白刚玉占35~60%、

电熔致密刚玉占10~25%、

电熔镁砂粉占1~10%、

超细尖晶石微粉占1~10%、

活性氧化铝粉占3~10%、

铝酸钙水泥组占3~10%、

氧化锆溶胶占1~5%，

其中：所述电熔镁砂的粒度≤0.1mm，所述超细尖晶石微粉的粒度≤25μm，所述活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm；

所述外加剂包括FDN减水剂和防爆有机纤维，其中，

所述FDN减水剂的重量为主料重量的0.5~1%、所述防爆有机纤维的重量为主料重量的0.01~0.15%。

优选地，所述防爆有机纤维为聚丙烯纤维或聚乙烯纤维中的一种或两种。

进一步地，所述电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30~40%；1＜粒度≤3mm占30~40%；0.1＜粒度≤1mm占20~30%；粒度≤0.01mm占10~20%。

再进一步地，所述电熔致密刚玉中，各种颗粒的大小及占电熔致密刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30~40%；1＜粒度≤3mm占30~40%；0.1＜粒度≤1mm占30~40%。

更进一步地，所述氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量≥20%。

本发明的浇注料中，各组分的选择和重量百分含量控制的原理在于：

本发明的RH精炼炉浸渍管刚玉尖晶石质用浇注料，由电熔白刚玉与电熔致密刚玉复合组成骨料，由于电熔致密刚玉的显气孔率低于电熔白刚玉，引入部分电熔致密刚玉作为骨料，可以使得浇注料的致密性提高、气孔率降低。其中，加入的电熔致密刚玉占总量的10~25%，不应过多或过少，过少起不到提高性能的作用，过多则增加生产成本。本发明采用电熔镁砂粉、超细的尖晶石微粉、活性氧化铝粉及铝酸钙水泥组成浇注料基质，其中，加入的电熔镁砂细粉能与原料中的氧化铝反应原位生成镁铝尖晶石，在浇注料内部形成微裂纹从而提高浇注料的抗热震性，但原位生成的尖晶石过多会导致微裂纹数量过多从而导致浇注料的强度下降，因此，本发明通过控制电熔镁砂细粉的加入量来控制浇注料中原位生成的尖晶石的含量从而控制浇注料中微裂纹的数量，加入的电熔镁砂细粉重量百分含量为1~10%、粒度≤0.1mm；还通过控制加入的超细尖晶石微粉的含量来控制浇注料中尖晶石的总含量，本发明中使用的粒度≤25μm的超细尖晶石微粉可促进烧结，增强浇注料的致密性和高温强度，这样能同时提高浇注料的抗热震性和强度。浇注料中加入氧化锆溶胶，因为其的粘结性强、比表面积大、熔点高，加入占总主料重量1~5%的氧化锆溶胶能使骨料和基质材料紧密结合，提高浇注料的强度和抗渣性能，优选为氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量≥20%。

另外，本发明的浇注料以FDN减水剂、防爆有机纤维作为外加剂。外加剂中，FDN减水剂具有优异减水有助提高材料整体强度作用，防爆有机纤维具有利于水分排出预防材料局部爆裂作用。

实践证明，浇注料中对骨料进行粒度配级对浇注料性能有重要影响，本发明通过采用所述电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比严格控制，这一连续颗粒紧密堆积技术进行颗粒级配可以最大实现浇注料的致密化。同时也对电熔致密刚玉的颗粒级配进行详细限定，大大的改进和提高了浇注料的抗渣侵蚀性能、抗热震性和有效延长了插入管的使用寿命。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的本发明所设计的RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料作进一步详细说明。

实施例1

一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，由主料和外加剂组成，其主料的组份按重量百分比为：

电熔白刚玉占60%、

电熔致密刚玉占10%、

电熔镁砂粉占6%、

超细尖晶石微粉占8%、

活性氧化铝粉占5%、

铝酸钙水泥组占6%、

氧化锆溶胶占5%；

其外加剂为等于主料重量的1%的FDN减水剂和等于主料重量0.15%的防爆有机纤维，其中：电熔镁砂的粒度≤0.1mm，尖晶石微粉的粒度≤25μm，活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm，防爆有机纤维为聚丙烯纤维；电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30%；1＜粒度≤3mm占30%；0.1＜粒度≤1mm占30%；粒度≤0.01mm占10%；电熔致密刚玉中，各种颗粒的大小及占电熔致密刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占40%；1＜粒度≤3mm占30%；0.1＜粒度≤1mm占30%；氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量为20%。

实施例2

一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，由主料和外加剂组成，其主料的组分按重量百分比为：

电熔白刚玉占45%、

电熔致密刚玉占25%、

电熔镁砂粉占6%、

超细尖晶石微粉占10%、

活性氧化铝粉占5%、

铝酸钙水泥组占5%、

氧化锆溶胶占4 %；

其外加剂为等于主料重量的1%的FDN减水剂和等于主料重量0.1%的防爆有机纤维，其中：电熔镁砂的粒度≤0.1mm，尖晶石微粉的粒度≤25μm，活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm，防爆有机纤维为聚乙烯纤维；电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占35%；1＜粒度≤3mm占35%；0.1＜粒度≤1mm占20%；粒度≤0.01mm占10%；电熔致密刚玉中，各种颗粒的大小及占电熔致密刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30%；1＜粒度≤3mm占40%；0.1＜粒度≤1mm占30%；氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量为25%。

实施例3

一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，由主料和外加剂组成，其主料的组份按重量百分比为：

电熔白刚玉占50%、

电熔致密刚玉占15%、

电熔镁砂粉占10%、

尖晶石微粉占10%、

活性氧化铝粉占6%、

铝酸钙水泥组占4%、

氧化锆溶胶占5%，

其外加剂为等于主料重量的0.8%的FDN减水剂和等于主料重量0.1%的防爆有机纤维，其中：电熔镁砂的粒度≤0.1mm，尖晶石微粉的粒度≤25μm，活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm，防爆有机纤维为聚丙烯纤维和聚乙烯纤维按任意比混合而成；电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30%；1＜粒度≤3mm占35%；0.1＜粒度≤1mm占25%；粒度≤0.01mm占10%；电熔致密刚玉中，各种颗粒的大小及占电熔致密刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占36%；1＜粒度≤3mm占32%；0.1＜粒度≤1mm占32%；氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量为30%。

实施例4

一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，由主料和外加剂组成，其主料的组份按重量百分比为：

电熔白刚玉占50%、

电熔致密刚玉占25%、

电熔镁砂粉占5%、

尖晶石微粉占7%、

活性氧化铝粉占6%、

铝酸钙水泥组占3%、

氧化锆溶胶占4%，

其外加剂为等于主料重量的1%的FDN减水剂和等于主料重量0.05%的防爆有机纤维，其中：电熔镁砂的粒度≤0.1mm，尖晶石微粉的粒度≤25μm，活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm，防爆有机纤维为聚丙烯纤维和聚乙烯纤维按任意比混合；电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占32%；1＜粒度≤3mm占33%；0.1＜粒度≤1mm占20%；粒度≤0.01mm占15%；电熔致密刚玉中，各种颗粒的大小及占电熔致密刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30%；1＜粒度≤3mm占40%；0.1＜粒度≤1mm占30%；氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量为25%。

实施例5

一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，由主料和外加剂组成，其主料的组份按重量百分比为：

电熔白刚玉占55%、

电熔致密刚玉占20%、

电熔镁砂粉占2%、

超细尖晶石微粉占10%、

活性氧化铝粉占5%、

铝酸钙水泥组占3%、

氧化锆溶胶占5%，

其外加剂为等于主料重量的0.6%的FDN减水剂和等于主料重量0.15%的防爆有机纤维，其中：电熔镁砂的粒度≤0.1mm，尖晶石微粉的粒度≤25μm，活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm，防爆有机纤维为聚丙烯纤维和聚乙烯纤维按任意比混合；电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占35%；1＜粒度≤3mm占30%；0.1＜粒度≤1mm占25%；粒度≤0.01mm占10%；电熔致密刚玉中，各种颗粒的大小及占电熔致密刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占40%；1＜粒度≤3mm占30%；0.1＜粒度≤1mm占30%；氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量为30%。

实施例6

一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，由主料和外加剂组成，其主料的组份按重量百分比为：

电熔白刚玉占60%、

电熔致密刚玉占15%、

电熔镁砂粉占3%、

超细尖晶石微粉占7%、

活性氧化铝粉占5%、

铝酸钙水泥组占6%、

氧化锆溶胶占4%；

其外加剂为等于主料重量的1%的FDN减水剂和等于主料重量0.1%的防爆有机纤维，其中：电熔镁砂的粒度≤0.1mm，尖晶石微粉的粒度≤25μm，活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm，防爆有机纤维为聚丙烯纤维和聚乙烯纤维按任意比混合；电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占40%；1＜粒度≤3mm占30%；0.1＜粒度≤1mm占15%；粒度≤0.01mm占15%；电熔致密刚玉中，各种颗粒的大小及占电熔致密刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30%；1＜粒度≤3mm占40%；0.1＜粒度≤1mm占30%；氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量为20%。

按照上述各实施例的组分选择原材料，将骨料和基质材料混匀，然后加入FDN减水剂和防爆有机纤维混匀，最后加入氧化锆溶胶再次混匀，混匀后加入混合料总量重量百分比的3~5%的水搅拌，搅拌过程中插入振动棒振动以利于排气，将浇注料制成40×40×160mm的条状试样，经混料、搅拌、成型、养护后，于110℃下保温24小时进行热处理，制备得到RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料。采用YB/T5200-1993测试材料的显气孔率和体积密度；采用YB/T 5201-1993测试材料的常温抗折强度和耐压强度；采用YB/T 5203-1993测试材料的线变化率；采用GB/T 3002-2007测试材料的高温抗折强度；采用标准YB/T376.1-2004测试材料的抗热震性；采用回转抗渣法将浇注料试样于1700℃回转炉中保温2h，切开试样横向断面，检测试样的渣侵蚀指数（渣碱度＝3.4）。

分别取实施例对应的浇注料各3条成品进行检测，检测结果取试样平均值，详细见表1。

表1

表1结果显示，按本发明组分制备得到的RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，其渣侵蚀指数（碱度＝3.4）均小于14% （而常规刚玉浇注料为14~17%），显示出其具有很好的抗渣侵蚀性能；其抗热震性/次（1100℃，水冷）均超过4次，显示其具有优良的抗热震性能。其体积密度均超过了3.20 g∙cm^-3，显气孔率均小于14%，表明其结构致密。其线变化率均小于0.5%， 说明其膨胀收缩性不大，利于施工。其常温抗压强度大于40MPa和高温抗折强度大于3.8MPa，更能适应RH炉内恶劣的环境。

Claims (2)

1.一种RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，由主料和外加剂组成，其特征在于：所述主料的各组份按重量百分比为：

电熔白刚玉占 35～60％、

电熔致密刚玉占 10～25％、

电熔镁砂粉占 1～10％、

超细尖晶石微粉占 1～10％、

活性氧化铝粉占 3～10％、

铝酸钙水泥组占 3～10％、

氧化锆溶胶占 1～5％，其中：

所述电熔镁砂的粒度≤0.1mm，所述超细尖晶石微粉的粒度≤25μm，所述活性氧化铝粉的粒度≤0.1mm：所述电熔白刚玉中各种颗粒的大小及占电熔白刚玉总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30～40％；1＜粒度≤3mm占30～40％；0.1＜粒度≤1mm占20～30％；粒度≤0.01mm占10～20％；所述电熔致密刚玉中，各种颗粒的大小占电熔致密刚玉的总重量百分比为：3＜粒度≤8mm占30～40％；1＜粒度≤3mm占30～40％；0.1＜粒度≤1mm占30～40％；

所述氧化锆溶胶的粒度≤25μm，氧化锆溶胶中氧化锆的重量百分含量≥20％；

所述外加剂包括FDN减水剂和防爆有机纤维，其中：

所述FDN减水剂的重量为主料重量的0.5～1％、所述防爆有机纤维的重量为主料重量的0.01～0.15％。

2.根据权利要求1所述的RH精炼炉浸渍管用刚玉尖晶石质浇注料，其特征在于：所述防爆有机纤维为聚丙烯纤维或聚乙烯纤维中的一种或两种。